An assessment of alpha particle confinement is performed in the European DEMO reference design. 3D MHD equilibria with nested flux-surfaces and single magnetic axis are obtained with the VMEC free-boundary code, thereby including the plasma response to the magnetic ripple created by the finite number of TF coils. Populations of fusion alphas that are consistent with the equilibrium profiles are evolved until slowing-down with the VENUS-LEVIS orbit code in the guiding-centre approximation. Fast ion losses through the last-closed flux-surface are numerically evaluated with two ripple models: (1) using the 3D equilibrium and (2) algebraically adding the non-axisymmetric ripple perturbation to the 2D equilibrium. By virtue of the small ripple field and its non-resonant nature, both models quantitatively agree. Differences are however noted in the toroidal location of particles losses on the last-closed flux-surface, which in the first case is 3D and in the second not. Superbanana transport, i.e. ripple-well trapping and separatrix crossing, is expected to be the dominant loss mechanism, the strongest effect on alphas being between 100–200 KeV. Above this, stochastic ripple diffusion is responsible for a rather weak loss rate, as the stochastisation threshold is observed numerically to be higher than analytic estimates. The level of ripple in the current 18 TF coil design of the European DEMO is not found to be detrimental to fusion alpha confinement.
欧州DEMO参照設計において、アルファ粒子閉じ込めの評価が実施される。入れ子状の磁気面と単一の磁気軸を持つ3D MHD平衡は、VMEC自由境界コードを用いて得られ、それにより有限数のTFコイルによって生成される磁気リップルに対するプラズマ応答が含まれる。平衡プロファイルと整合する核融合アルファ粒子の集団は、ガイドセンター近似におけるVENUS-LEVIS軌道コードを用いて、減速するまで時間発展させられる。最後の閉磁気面を通る高速イオン損失は、2つのリップルモデルを用いて数値的に評価される：(1) 3D平衡を用いるもの、(2) 2D平衡に非軸対称リップル摂動を代数的に加えるもの。リップル場が小さく、その非共鳴的性質により、両モデルは定量的に一致する。しかしながら、最後の閉磁気面上での粒子損失のトロイダル位置には差異が見られ、前者の場合は3Dであり、後者の場合はそうではない。スーパーバナナ輸送、すなわちリップル井戸への捕捉とセパラトリックス横断が、支配的な損失機構であると予想され、アルファ粒子への最も強い影響は100–200 KeVの間である。これを超えると、確率論的リップル拡散がかなり弱い損失率の原因となる。これは、確率化閾値が解析的推定値よりも数値的に高いことが観察されるためである。欧州DEMOの現在の18 TFコイル設計におけるリップルレベルは、核融合アルファ粒子の閉じ込めに有害ではないことが見出された。